Hefur þú tekið eftir undarlegu fyrirbæri: við getum greint undarlega -röð harmonikku eins og 3., 5. og 7. harmonikku í raforkukerfinu, en við sjáum næstum aldrei jafna -röð harmonikku eins og 2., 4. og 6. harmonikku? Hvers vegna er þetta? Er jafnvel-röðunarharmoník í eðli sínu ómögulegt að greina?
Hvað eru harmonika raforkunets?
Til að skilja hvers vegna jafnvel-röðunarharmoníkur eru sjaldgæfar verðum við fyrst að skilja hvað „harmonics“ eru í raun og veru. Rasstraumurinn sem við notum er helst venjuleg sinusbylgja með fasta tíðni 50Hz, sem er kölluð „grunnbylgjan“, líkt og „aðallagið“ í tónlist.
Í raun og veru fylgja mörg rafmagnstæki ekki „hlýðnilega fyrirmælum“-eins og LED ljósum, hleðslutæki fyrir farsíma, aflgjafa fyrir fartölvur og loftræstitæki. Þau eru „ó-línuleg tæki“ og virka ekki í samræmi við hrynjandi grunnbylgjunnar. Þess í stað „trufla“ þær grunnbylgjuna og „beygja“ sléttu sinusbylgjuna í undarlegar bylgjuform.
Þessar bjagðu bylgjuform, þegar þær eru sundurliðaðar með stærðfræðilegri aðferð „Fourier niðurbrots“, sýna að þær eru í raun samsettar úr grunntíðni (50Hz) og röð „harmóníka“ þar sem tíðnirnar eru heiltölu margfeldi af grunntíðninni. Til dæmis er 3. harmonikan 150Hz (50×3), 5. harmonikan er 250Hz (50×5), og jafnvel -röð harmonika eru bylgjuform með tíðni sem eru jafnvel margfeldi af grunntíðninni, eins og 100Hz (2.) og 200Hz (4.).
Full-brúarleiðréttingartækni "útrýma" jafnvel-röðunarhljómleikum.
Hvers vegna sjáum við næstum aldrei jafnvel-röðunarharmoník? Lykillinn liggur í þeirri staðreynd að flest ólínuleg tæki á markaðnum í dag nota kjarnatækni sem kallast „full-brúarleiðrétting“-þetta er „falin aðgerð“ raftækjanna í kringum okkur og mikilvæg ástæða fyrir því að jafnvel-röðunarharmoníkur eru sjaldgæfar.
Hvað er full-brúarleiðrétting? Við getum skilið það með einfaldri líkingu: riðstraumurinn í raforkukerfinu er eins og bylgja sem rís og fellur, þar sem jákvæða hálf-hringurinn fer upp og neikvæði helmingurinn-lækkar og stefnan breytist stöðugt; á meðan full-brúarleiðrétting er eins og "bylgjuformsbreytir", sem getur "leiðrétt" stefnu straumsins, óháð því hvort straumurinn er í jákvæðri eða neikvæðri hálfri-hringrás, og breytt honum í jafnstraum (eða púlsandi jafnstraum) í sömu átt, alveg eins og að fletja bylgjubylgjur út í einstefnu vatnsflæði.
LED-ljósin, farsímahleðslutækin, tölvuaflgjafinn og jafnvel loftkælingarnar og þvottavélarnar á heimilum okkar nota næstum öll fulla-brúarleiðréttingartækni, þannig að harmonikurnar sem þær mynda eru allar skrýtnar-röð og jafnvel-röðunarharmoníkur eru náttúrulega erfitt að sjá.
Jafnvel-röðunarharmoník eiga sér aðeins stað þegar bylgjuformið er ósamhverft
Jafnvel -röðunarharmoníkur eru auðvitað ekki alveg engar, en þær eru afar sjaldgæfar í nútíma raforkunetum. Jafnvel-röðunarhljómar birtast aðeins þegar bylgjuformið í raforkukerfinu er „ósamhverft“ og það eru tvær algengar aðstæður:
- Fyrsta tegundin felur í sér búnað sem notar „hálfbylgjuleiðréttingu“ tækni. Ólíkt fullri-brúarleiðréttingu notar hálf-leiðrétting aðeins jákvæðu (eða neikvæðu) hálfa-hringrás riðstraumsins og fleygir hinum helmingnum af bylgjulöguninni. Þetta leiðir til ósamhverfs bylgjuforms, sem leiðir til jöfnrar -röðunarharmoníka eftir Fourier niðurbrot. Hins vegar er hálf-leiðrétting afar óhagkvæm og sóar umtalsverðu magni af orku. Það hefur verið algjörlega afnumið með fullri-brúarleiðréttingu og er aðeins notað í mjög gömlum, næstum úreltum búnaði (eins og hleðslutæki fyrir áratugum), sem gerir það erfitt að greina hann á raforkukerfinu.
Önnur gerð er bilun í búnaði. Til dæmis getur skemmd afriðardíóða í tæki komið í veg fyrir eðlilega umbreytingu á milli jákvæðu og neikvæðu hálfhringanna-, sem leiðir til ósamhverfs bylgjuforms og myndar jafna-röð harmonika. Hins vegar er þetta bilunarskilyrði; þegar það gerist bilar heimilistækið venjulega eða kveikir á verndarbúnaði og það hefur ekki-langtímaáhrif á raforkukerfið, sem gerir það erfitt að greina það.
Harmonics geta valdið alvarlegum truflunum og skemmdum á raforkukerfum og í alvarlegum tilfellum jafnvel leitt til lömunar á raforkukerfum.
Hvers vegna eru jafnvel-röðunarharmoníkur „sjaldgæfar“?
Í einföldu máli má segja að jafnvel-röðunarharmoníkur eru næstum ósýnilegar á raforkukerfinu, aðallega vegna útbreiddrar notkunar "fullrar-brúarleiðréttingartækni": hún heldur bylgjulöguninni sem myndast af raftækjum samhverfu og samhverfum bylgjuformum er ekki hægt að brjóta niður í jafna{{2}{1}}röðunarbúnað{3}, sem þýðir að jafnvel venjulegur harmonikum{3} myndast ekki; auk þess hafa spennar í raforkukerfinu sjálfu ákveðna getu til að bæla niður jafnvel-röðunarharmoník.
Eru einhverjir rafmagnsmælar sem geta útrýmt harmonikum?
Strangt til tekið getur enginn rafmagnsmælir „útrýmt“ harmonikum. Hlutverk rafmagnsmælis er að „mæla“ ekki „stjórna“. Þó að rafmagnsmælar útiloki ekki harmóník, eru vissulega tæki í raforkukerfinu sem eru sérstaklega hönnuð til að "útrýma" harmonikum; þetta kallast síur.
Nýlegar rannsóknir benda til þess að með því að setja upp viðeigandi síur á framenda rafmagnsmæla geti í raun dregið úr áhrifum harmonika á mælingarnákvæmni.